Файл: Степнов И.Е. Конструирование форм для стеклянных изделий.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 27.06.2024

Просмотров: 116

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Среднее значение удельного теплового потока по толщине стенки

Ч_ у 1

ь

 

 

г

ЪТ

■dr- кт

 

 

2 ѴЬ— а Ѵг-

b — a

Полученное среднее значение удельного теплового потока экви­ валентно тепловому потоку через плоскую стенку при стационар­ ном режиме. Перепад температуры по толщине стенки может быть представлен формулой

Т— а (Ь~ а) 4 К

Подставив значение Т в формулу (Ѵ.57), получим

 

4т$Е

,

j 7j‘’- ° > P v + a

<

или

15 (1 -

Р)

Мт+ і)

 

 

 

 

 

о

Am$Eaq

. (ѴЦІl(3y±2).< f a l

3

15(1 — ц) К

ѵ + 1

1 р '

Из последних выражений очевидно, что в случае более высокой теплопроводности материала при прочих одинаковых условиях тер­

мические напряжения уменьшаются.

1/°С, £' = 0,7-ІО11

Па,

Приняв для

чугуна т = 0,35, ß = 12-10~6

ц = 0,17, Х = 42

Вт/м2-°С при у = 1,8, q— 250-ІО3

Вт/м2 •

°С,

получим

 

 

 

 

 

 

4-0,35-12- 10~D-0,7 -1011- 75 -10'

• 250 ■10'

X

 

 

 

15(1— 0,17) 42

 

 

 

 

 

 

 

( 1 ,8 - 1 ) (3 -1,8+ 2)

: 0,425ІО8• 2,1 = 90• 10е Н/м2

90 МПа.

X

 

1,8+1

 

 

 

 

Определение предела выносливости. При циклически изменяю­ щихся термомеханических напряжениях их допускаемые значения должны быть установлены, исходя из предела выносливости для выбранного материала:

 

Г л . 1 ___ „

КіКмКщ

,

 

 

[Оу] - О-іь — —

 

 

 

А к А кор

 

 

где

а-іь — предел усталости данного

материала при нормаль­

 

ной температуре, определенный испытанием гладких

 

образцов на симметричный изгиб;

 

Kt — коэффициент,

учитывающий

изменение прочности

 

при заданной температуре;

 

 

/См — коэффициент, учитывающий масштабный фактор;

 

Кш — коэффициент, учитывающий шероховатость поверх­

Кк,

ности;

эффективной

концентрации напря-.

/Скор — коэффициенты

жений и действия коррозии.

106


Между характеристиками усталостной и статической прочности нет закономерной зависимости. Предел усталости чугуна при сим­ метричном изгибе можно определить по приближенной формуле

о- іь= (0,4-т—0,55) 0+

Предел усталости при пульсирующем цикле составляет при­ мерно 1,3+ 2,0 соответствующих пределов при симметричном цикле

[26]. Для

серого

чугуна марки СЧ 21-40 0_,-»О,6 сгь = 0,6-210 =

= 12,5 МПа.

 

Учитывая пульсирующий характер цикла, примем

 

 

0Г=15О МПа (15кгс/мм2)

Предел

прочности чугуна при температуре 580° С понижается

примерно

на 40%,

тогда Kt = 0,6, /См = 0,7 — для стенки толщиной

от 50 до 75 мм и Дм= 0,8 — для стенки толщиной 30—50 мм; Кш =

—1; Кк 1; Ктр = 1,2.

С учетом поправок значение допускаемого напряжения для

матриц составит

 

 

 

 

150. °’~y ^ 1 — 52,5

МПа (5,25 кгс/мм2).

 

Следовательно,

термическое

напряжение,

равное 90

МПа

(9 кгс/мм2), более

допускаемого

из условий

выносливости

при

термоциклических нагрузках.

Деформации и перемещения элементов матриц. Дифференци­ альное уравнение, определяющее радиальные термические пере­ мещения U, находят из уравнения равновесия элемента оболочки.

Решение уравнения при параболическом законе, распределении температур по толщине стенки приводит к следующему выраже­ нию для определения радиальных термических перемещений:

и = ËZ. ^ I1 V — а ) ( 3 , + 7 П) + ( І - % ,; + (; ; + ° , ) ( І , - а ) < 3 6 + 7 a ) ] .

3(У 1 — р

Радиальные перемещения точек на формующей поверхности, вызванные перепадом температур по толщине стенки:

 

 

U

 

ßr 1+ ц Г 62 2ца2 (3Ъ+ Іа)j ;

 

 

2ф '

 

30 1 — р о2 + а)

 

или

 

 

 

 

 

 

ßr

1 + ц

\?2_

 

 

 

 

U2ф ‘

 

 

 

 

Т 1 ( З у +

7)"

 

 

 

30

1 — ц

Y+ 1

 

 

Подставляя числовые значения, получим

 

U

2ф

12-10~6-250

1 + 0 ,1 7

(1,82 — 2-0,17)

+ (3-1,8 + 7) =

 

30

1— 0,17

1, 8+1

 

 

 

 

 

 

 

 

3-10~3

1,41

2,9-12,4

=0,18 мм.

 

 

30

 

2,8

 

 

 

 

 

 

107


Абсолютную величину

среднего

радиального

перемещения

с достаточной точностью определяют по формуле [1]:

 

 

ь

 

 

 

 

 

j' ptEdr

 

 

 

 

At/ = 4 ------- .

2

 

 

 

г

 

 

 

Г Edr

 

 

 

 

 

u

 

 

 

При постоянном значении

и E и при і = І2 — (і2—із) ^l —

получим

 

 

 

а ~j- b

 

AU = ß

^2---- Г" (^2

^з)

 

 

 

При ^2= 550oC,

^3= 300° C, o = 75

мм

и fr=135

мм для пресс-

форм из чугуна получим

135

n с

 

AU:

 

 

12-10~;б - 385 —

----

ä ; 0,5 мм.

 

Для окончательного решения вопроса по установлению опти­ мального значения толщин цилиндрических матриц и пурнсонов

 

необходимы

исследования

их

деформаций

 

также вдоль образующей цилиндра. Деформа­

 

ции и перемещения по образующим цилиндри­

 

ческих матриц приближенно можно опреде­

 

лить

по формуле для

определения кривизны

 

1 : р= ß/:/i,

справедливой и

при

параболиче­

 

ском законе изменения перепада температур

 

по толщине

стенок.

 

 

,

 

С целью исследования деформаций по об­

 

разующим цилиндра выделим вдоль верти­

 

кальной образующей полоску шириной по се­

 

рединной поверхности, равной единице, будем

 

рассматривать ее как балку на упругом осно­

Рис. 53. Схема де­

вании, нагруженную сосредоточенными момен­

тами

(рис.

53). По

торцовым

поверхностям

формаций по образу­

осевые напряжения

практически

равны нулю.

ющим цилиндра

 

Вследствие

этого на

некотором участке /~

~ 1,5 h будет происходить постепенное уменьшение осевых напря­ жений, определенных по формулам для толстостенных цилиндров. Отсюда следует, что торцовые сечения будут деформироваться. Кривизна в любой точке по высоте цилиндрической матрицы со­ ставит

 

1

М

 

Р ~

D ^ 2’

где

г)г — коэффициент

затухания осевых напряжений;

по торцам T)z= 1;

D — жесткость поперечного сечения полосы;

ь—I

М= J ozydy — момент, действующий по торцу.

о

108


Подставляя значения а2 и интегрируя, получим

М- ß

£T

(36 + 7а) (Ь— а)2 — 3{Ь— аУ

30(1

— ц)

Ь+ а

После преобразования запишем выражение в следующем виде

М:

2ߣT

( b - a f \

15(1-|і)

 

b + а

или в полубезразмерном виде

м = У-ЕТ—

■{b — af.

15 (1 — р)

Y + 1

При у= 1,8 формула примет следующий вид

м?>ЕТ ( b ~ a f

21 1-ц

Если взять 7=1,4, то изгибающий момент по торцу будет

ߣT (b — a f

М.

181— ц

Вслучае тонких стенок можно принять 7 = 1 , тогда

М

ßET

(b — a f

15

1 — |т

 

Как известно, при линейном законе изменений температур по толщине тонкой стенки изгибающий момент [4] будет равен

ߣT (b — a f

М 0 =

12

Для однородного прямоугольного сечения жесткость попереч­ ного сечения полосы равна

 

D ^

E(b — a f .

 

 

12(1 —ц2) ’

Подставляя значения М и D в выражение кривизны, получим

1

8

(1+ [х) ßr

Р

5 (7 + 1 ) (6 — а) '

Для малых прогибов можно взять выражение

1d2w

Рdz2

Угол поворота определяют уравнением

igL =

<p=_g-(i. + l*>

U L j d z .

dz

т 5 V+ 1

bао

109